稀土钡铜氧化物闭环超导葫芦形环片堆叠磁体的 机械特性分析

• 作者: 王婷 王银顺 郭丽宁 卞雨妍 连占英 李乐依 毛承鹏 华北电力大学电气与电子工程学院
• 来源期刊: 发电技术
• 学科: 工学
• 关键词: 核聚变;高温超导磁体;超导储能;稀土钡铜氧化物(REBCO);堆叠磁体
• 年，卷（期）: 2024,（6）
• 页码范围: 51-59
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

【目的】高场超导磁体在诸多领域都有着很大的应用价值，但第二代高温超导磁体由于焊接技术尚不成熟，无法实现持续电流模式运行。稀土钡铜氧化物(rare earth barium copper oxide,REBCO)闭环超导葫芦形环片堆叠磁体可实现无阻闭环运行，经验证有磁通密度放大和磁通累加的功能，具有高磁场输出的潜质。因此，研究该磁体在大电流、高磁场运行环境下能否维持稳定很有必要。【方法】通过建立REBCO闭环超导葫芦形环片堆叠磁体的三维有限元模型，分析其在场冷励磁方法下的电磁响应和应力应变分布情况。【结果】堆叠磁体的单位体积电磁力由圆环的内径向外径逐渐减小，两端层数最大单位体积电磁力较高，而中间层数较低，呈现出“U”型分布特征。此外，应力较大的区域出现在磁体的连接桥部位及圆环与桥的连接部分，此区域易发生形变，是潜在的失超风险区域。【结论】磁体的应力应变分布特征分析，对改进葫芦形双孔闭环超导片的几何形状和堆叠磁体的结构具有参考价值，对磁体的安全运行具有重要意义。